[發明專利]一種出光均勻的光柵波導顯示裝置

在審

• 申請號: 202011408565.5
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112462519A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 王丙杰;張威;李雙龍;史曉剛
• 申請（專利權）人: 北京梟龍防務科技有限公司;北京梟龍科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B6/124
• 代理公司: 北京一枝筆知識產權代理事務所(普通合伙) 11791
• 代理人: 張慶瑞

本發明公開了一種出光均勻的光柵波導顯示裝置，包括光柵波導器件、光束復制棱鏡、投影系統、一號鏡片和二號鏡片，所述光柵波導器件一端固定安裝有光束復制棱鏡，所述光束復制棱鏡一側固定安裝有投影系統，所述一號鏡片和二號鏡片相互平行，所述光柵波導器件分成五個區域，所述光柵波導器件由一號入射光柵、二號入射光柵、一號轉折光柵、二號轉折光柵和出射光柵組成，所述一號入射光柵位于二號入射光柵一側。本發明在使用時可提升掉能量利用率，并減少雜光的產生，提升整個光柵波導器件的性能，同時傳導光束能量更加的均勻，從而使得器件的顯示均勻性更佳。

技術領域

本發明涉及顯示設備技術領域，具體為一種出光均勻的光柵波導顯示裝置。

背景技術

隨著虛擬現實和增強現實技術逐漸被人們認識和接受，近眼顯示設備得到了快速發展。增強現實技術中的近眼顯示可以將虛擬圖像疊加到現實景物中，同時兼具透視特性，不影響對現實景物的正常觀察。利用傳統光學元件將虛擬圖像耦合進入人眼的方式已經被采用，包括棱鏡、半透半反鏡片、自由曲面波導、鏡面陣列波導等。光柵波導顯示技術是利用衍射光柵實現光線的入射、轉折和出射，利用全反射原理實現光線傳輸，將微顯示器的圖像傳導至人眼，進而看到虛擬圖像；由于采用和光纖技術一樣的全反射原理，光柵波導顯示器件可以做的和普通眼鏡鏡片一樣輕薄透明。且由于對光線的轉折是通過鏡片表面的衍射光柵來實現的，與底板的形狀基本沒有關系，因此易于批量制造，生產成本低。

但是，現有的一種出光均勻的光柵波導顯示裝置存在以下缺點：

光柵波導器件通常由一個入射光柵、一個轉折光柵、一個出射光柵組成。入射光柵可以將入射光朝向兩個對稱的方向衍射(一束稱為+1級衍射光，另一束稱為-1級衍射光)。其中一束衍射光會經過轉折光柵傳導至出射光柵，經過出射光柵導出光柵波導器件并傳導進人眼而被接收。另一束衍射光則通常無法得到有效利用會成為雜光而損失掉。這既增加了系統的雜光，影響了顯示效果，又降低了光能傳導效率。另外，只有一個入射光柵和轉折光柵，光傳導均勻性也較低。

發明內容

本發明的目的在于提供出光均勻的光柵波導顯示裝置，以解決上述背景技術中，只利用了入射光柵的一個方向的衍射光，能量利用率低，且容易產生雜光，影響整個光柵波導器件的性能，同時只利用入射光柵一個方向的衍射光，傳導光束能量均勻性較差，從而使得器件的顯示均勻性差的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種出光均勻的光柵波導顯示裝置，包括光柵波導器件、光束復制棱鏡、投影系統、一號鏡片和二號鏡片，所述光柵波導器件一端固定安裝有光束復制棱鏡，所述光束復制棱鏡一側固定安裝有投影系統，所述一號鏡片和二號鏡片相互平行，所述光柵波導器件分成五個區域，所述光柵波導器件由一號入射光柵、二號入射光柵、一號轉折光柵、二號轉折光柵和出射光柵組成，所述一號入射光柵位于二號入射光柵一側，所述一號轉折光柵和二號轉折光柵分別位于一號轉折光柵和二號轉折光柵兩端。

優選的，所述光束復制棱鏡包含光入射表面、一號光出射表面和二號光出射表面，所述光入射表面、一號光出射表面和二號光出射表面相互平行。

優選的，所述光束復制棱鏡內部設置有半透半反光學面和內反射光學面，所述半透半反光學面和內反射光學面相互平行。

優選的，所述光入射表面、一號光出射表面和二號光出射表面相互平行表面均鍍有增透膜。

優選的，所述二號鏡片為半透半反鏡片，所述一號鏡片為反射鏡片。

優選的，所述投影系統射出光束，所述光束從光入射表面入射到光束復制棱鏡得到一號反射光、透射光和二號反射光，所述透射光和二號反射光相互平行。

本發明提供了出光均勻的光柵波導顯示裝置，具備以下有益效果：